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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Parkumgebungen und betrifft ein Verfahren zum Bewegen von Kraftfahrzeugen in einer Parkumgebung mit Unterstützung eines Sensorsystems sowie ein zugehöriges Sensorsystem und eine geeignete Parkumgebung.
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Stand der Technik
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Unter dem Begriff Remote Parking oder Automated Valet Parking (automatisiertes Valet-Parking, AVP) sind verschiedene Techniken bekannt, die es ermöglichen, dass ein Kraftfahrzeug ohne einen menschlichen Fahrer im Fahrzeug zu benötigen von einem Übergabebereich einer Parkumgebung aus zu einer Parkposition der Parkumgebung fährt.
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Die Steuerung kann mittels einer zentralen Steuerungseinheit erfolgen wie in der
DE 10 2014 211 557 A1 beschrieben, die das Kraftfahrzeug innerhalb der Parkumgebung mit Hilfe von ortsfesten Sensoren steuert. Eine solche Steuerung kann mit einem Algorithmus vollautomatisiert geschehen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme und Verfahren, um ein Fahrzeug in einer Parkumgebung zu einer Parkposition zu führen, benötigen allerdings typischerweise ein Netzwerk umfassend eine Vielzahl von Sensoren innerhalb der Parkumgebung.
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Offenbarung der Erfindung
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Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bewegen von Kraftfahrzeugen in einer Parkumgebung mit Unterstützung eines Sensorsystems vorgeschlagen. Eine Parkumgebung im Sinne der Erfindung bezeichnet eine Umgebung und/oder ein Gebäude, die beziehungsweise das zum Abstellen von Kraftfahrzeugen eingerichtet ist, zum Beispiel ein Parkhaus, ein Parkplatz, eine Großgarage, eine Tiefgarage oder Kombinationen dieser Möglichkeiten. Eine Parkumgebung umfasst mehrere Parkpositionen, an denen ein Kraftfahrzeug für einen bestimmten Zeitraum abgestellt werden kann.
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Erfindungsgemäß umfasst das Sensorsystem ein Schienensystem, eine oder mehrere Sensoreinheiten (beispielsweise zwei oder mehr) und mindestens eine Recheneinheit. Hierbei sind jede der einen oder mehreren Sensoreinheiten entlang Schienen des Schienensystems bewegbar, wodurch für sie verschiedene Positionen im Schienensystem einnehmbar sind. Ein Schienensystem im Sinne der Erfindung ist eine Anordnung umfassend eine oder mehrere Schienen, die zu einer schienengestützten Bewegung einer schienengebundenen Vorrichtung geeignet ist. Es kann sich beispielsweise um ein Schienennetz (Netzwerk aus Schienen) handeln, das auch Weichen enthalten kann, aber auch um eine einzelne Schiene beliebiger Geometrie.
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Gleichzeitig umfasst jede der einen oder mehreren Sensoreinheiten auch jeweils einen oder mehrere Sensoren, die eingerichtet sind, Sensorsignale zu liefern, die räumliche Informationen beinhalten. Räumliche Informationen sind alle Informationen, die Informationen hinsichtlich der Geometrie der Umgebung des Sensors und/oder der Position des Sensors in der Umgebung beinhalten, beispielsweise Informationen zu Abständen. Räumliche Informationen können bei einer Orientierung in der Umgebung des Sensors hilfreich sein und insbesondere auch bei der Steuerung eines Kraftfahrzeugs in einer Parkumgebung genutzt werden. Entsprechende Sensoren dienen beispielsweise der Abstandsmessung und/oder beinhalten Bildinformationen. Beispiele für entsprechende Sensoren sind Lidar-Sensoren (Lidar: Light detection and ranging) und allgemein Sensoren in Kombination mit laserscannenden Verfahren, Radarsensoren, Ultraschallsensoren und Bildsensoren, beispielsweise Kameras, insbesondere Stereokameras. Insbesondere stellen auch Arrays und Anordnungen aus Einzelsensoren, die räumlich getrennt angeordnet sein können, beispielsweise die Kombination zweier Einzelsensoren wie zwei einzelne Kameras in einem festen Abstand, zusammen einen geeigneten Sensor im Sinne der Erfindung dar.
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Eine Sensoreinheit besitzt zumindest je einen Sensor und kann innerhalb des Schienensystems bewegt werden, sie kann also geeignete Positionen im Schienensystem einnehmen, um die Sensorabdeckung der jeweiligen Situation anzupassen. Jeder Sensor besitzt ein Sichtfeld, innerhalb dessen Ereignisse oder Veränderungen in der Umgebung durch Änderungen des Sensorsignals wahrgenommen werden können. Somit besitzt auch eine Sensoreinheit ein Sichtfeld. Dieses setzt sich aus den Sichtfeldern aller Sensoren der Sensoreinheit zusammen. Die Parkumgebung weist einen Beobachtungsbereich auf. Der Beobachtungsbereich ist dadurch definiert, dass innerhalb dieses Bereichs bestimmte Objekte, die nicht zur Parkumgebung gehören, durch das Sensorsystem dadurch detektiert werden können, dass eine oder mehrere Sensoreinheiten so positioniert werden, dass das entsprechende Objekt innerhalb eines Sichtfelds zumindest eines der Sensoren einer Sensoreinheit liegt. In so einem Fall ist das Objekt durch das Sensorsystem detektierbar, liegt also innerhalb des Beobachtungsbereichs des Sensorsystems.
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Bei diesen bestimmten Objekten kann es sich insbesondere um Kraftfahrzeuge und/oder um Hindernisse handeln, wobei im Rahmen dieser Erfindung ein Hindernis ein Objekt bezeichnet, das einen Fahrweg für ein Kraftfahrzeug innerhalb einer Parkumgebung blockiert. Die genaue Art der Objekte, die durch das Sensorsystem detektiert werden, ergibt sich aus der Art der Sensoren und der Weiterverarbeitung der Sensorsignale, kann also auch durch eine Verarbeitungssoftware vorgegeben sein. Beispielsweise können alle Objekte, die unterhalb einer bestimmten Größe liegen, für das Sensorsystem nicht detektierbar sein, weil die eingesetzten Sensoren keine entsprechend hohe Auflösung und/oder Empfindlichkeit aufweisen. Im Sinne der Erfindung sollen des Weiteren auch Objekte als nicht detektierbar betrachtet werden, die zwar von den Sensoren erfasst werden, bei denen die entsprechenden Sensorsignale aber im Rahmen der Weiterverarbeitung der Sensorsignale gewollt oder ungewollt verworfen werden, beispielsweise, weil bestimmte Objekte generell ignoriert werden sollen, beispielsweise unterhalb einer bestimmten Größe und/oder Objekte einer bestimmten Klasse. Ein Detektieren eines Objekts durch einen Sensor im Sinne der Erfindung meint also ein Erfassen von Informationen hinsichtlich des Objekts mittels des Sensors derart, dass diese Informationen im Rahmen der Weiterverarbeitung der Sensorsignale berücksichtigt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Zuerst wird ein Sensorsignal durch mindestens einen Sensor der einen oder mehreren Sensoreinheiten erzeugt. Anschließend wird das Sensorsignal durch die mindestens eine Recheneinheit weiterverarbeitet. Unter dem Begriff der Weiterverarbeitung im Sinne der Erfindung sind alle Arten der analogen und digitalen Signalverarbeitung und Signalauswertung zu verstehen. So kann eine Weiterverarbeitung eines Sensorsignals eine Signalverstärkung, Digitalisierung, Filterung und/oder Datenfusion umfassen, aber beispielsweise auch Schritte, um aus den so gewonnenen Daten abgeleitete Daten, Informationen und Signale, beispielsweise Steuerbefehle für ein Kraftfahrzeug und/oder eine Sensoreinheit, zu generieren. Ein Beispiel hierfür ist das Weiterleiten von vorverarbeiteten Sensorsignalen an einen Algorithmus (beispielsweise ein neuronales Netzwerk), der hieraus Steuerbefehle für ein Kraftfahrzeug generiert. Die mindestens eine Recheneinheit kann dementsprechend neben digitalen Komponenten auch analoge umfassen, die der Weiterverarbeitung der Sensorsignale dienen. Beispielsweise könnte die Recheneinheit einen Verstärker, einen Bandpassfilter, einen A/D-Wandler und einen Computer umfassen.
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Bei der mindestens einen Recheneinheit kann es sich um eine zentrale Recheneinheit handeln, beispielsweise eine zentrale Steuerungseinheit eines AVP-fähigen Parkhauses. Alternativ können erfindungsgemäß aber auch eine Vielzahl von Recheneinheiten einsetzt werden. So ist es vorstellbar, dass jedem Sensor eine Recheneinheit zugeordnet ist und/oder jeder Sensoreinheit. Eine Weiterverarbeitung der Sensorsignale könnte dann zumindest teilweise dezentral erfolgen. Auch Kombinationen sind vorstellbar: So könnte eine erste Weiterverarbeitung von Sensorsignalen in einer Recheneinheit einer Sensoreinheit stattfinden (beispielsweise mittels eines A/D-Wandlers und eines FPGAs, also eines Field Programmable Gate Arrays) und dann die so generierten Daten zur weiteren Verarbeitung und Datenfusion an einen zentralen Kontrollrechner (also eine weitere Recheneinheit) übertragen werden, beispielsweise mittels WLAN. Nach diesem Schritt findet ein Bewegen eines Kraftfahrzeugs innerhalb des Beobachtungsbereichs statt unter Berücksichtigung der weiterverarbeiteten Sensorsignale und bei wiederholter Durchführung der vorhergehenden Schritte des Erzeugens und Weiterverarbeitens der Sensorsignale während des Bewegens des Kraftfahrzeugs.
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Vorteilhafterweise wird das Verfahren so ausgeführt, dass ein Detektieren des Kraftfahrzeugs durch das Sensorsystem in dem Beobachtungsbereich unter Berücksichtigung der weiterverarbeiteten Sensorsignale des mindestens einen Sensors erfolgt. Das Kraftfahrzeug selbst wird also zumindest einmal mittels einer Sensoreinheit des Sensorsystems detektiert. Durch ein solches zumindest teilweises und/oder zeitweises Erfassen des Kraftfahrzeugs durch zumindest einen Teil der Sensoren einer Sensoreinheit kann eine bessere Positionsbestimmung des Kraftfahrzeugs und Kontrolle von dessen Bewegungen erreicht werden. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, dass Kraftfahrzeug durch stationäre Sensoren zu detektieren und Sensoren einer Sensoreinheit nur zur Überwachung des Fahrwegs zu verwenden.
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Eine besonders vorteilhafte Variante hiervon ist dadurch gegeben, dass während des Bewegens des Kraftfahrzeugs der Schritt des Detektierens des Kraftfahrzeugs wiederholt durchgeführt wird und die Positionen der einen oder mehreren Sensoreinheiten innerhalb des Schienensystems so angepasst werden, dass das Kraftfahrzeug durch zumindest eine Sensoreinheit detektierbar bleibt. Das Kraftfahrzeug wird also nicht nur einmalig mit einem Sensor einer Sensoreinheit detektiert, sondern mehrmals, gleichzeitig erfolgt gegebenenfalls auch eine Neupositionierung der Sensoreinheiten, um deren Positionen an die Bewegung des Kraftfahrzeugs anzupassen. Hierdurch kann eine optimale Kontrolle und Überwachung des Kraftfahrzeugs auch während seiner Bewegung sichergestellt werden. Auch bei einer geringen Anzahl an Sensoren wird hierdurch ein deutlich höheres Sicherheitsniveau als beim Einsatz von stationären Sensoren erreicht. Die Neupositionierung kann hierbei beispielsweise durch entsprechende Steuerbefehle der mindestens einen Recheneinheit an die eine oder mehreren Sensoreinheiten erfolgen. Falls es sich hierbei um eine zentrale Recheneinheit handelt, ist es vorstellbar, dass diese alle Sensoreinheiten zentral steuert. In einer Umsetzungsvariante der Erfindung, in der jede Sensoreinheit mit einer eigenen Recheneinheit zur Weiterverarbeitung der Sensorsignale versehen ist, ist es auch denkbar, dass diese Recheneinheiten die Steuerung der zugehörigen Sensoreinheit übernehmen. Hierbei ist es denkbar, dass die einzelnen Sensoreinheiten beziehungsweise deren Recheneinheiten miteinander kommunizieren, um ihre Bewegungen abzustimmen.
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Ein solches erfindungsgemäßes Verfahren ermöglicht es, den Fahrweg eines Kraftfahrzeugs zu überwachen und das Kraftfahrzeug bei seiner Fahrt durch eine oder mehrere Sensoreinheiten zu begleiten. Insbesondere können Objekte wie Hindernisse und/oder andere Kraftfahrzeuge während des Bewegens des Kraftfahrzeugs detektiert und vorzugsweise identifiziert werden. Bevorzugt bewegt sich eine Sensoreinheit hierbei vor dem Kraftfahrzeug in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs, um solche Objekte im Fahrweg rechtzeitig detektieren zu können. Das Sichtfeld der Sensoreinheit deckt also bevorzugt einen Bereich in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ab. Einem Kraftfahrzeug können Informationen bezüglich detektierter und/oder identifizierter Objekte zur Verfügung gestellt werden, so dass das Kraftfahrzeug diese Objekte bei seiner Bewegung berücksichtigen kann. Alternativ ist es auch denkbar, dass direkt Steuerbefehle, die die detektierten und/oder identifizierten Objekte berücksichtigen, an das Kraftfahrzeug übermittelt werden.
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Insbesondere besteht eine besonders bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, das Anpassen der Positionen der einen oder mehreren Sensoreinheiten so durchzuführen, dass zumindest ein Teil des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise das gesamte Kraftfahrzeug, für einen Zeitraum von ≥ 30 s, vorzugsweise ≥ 1 min, besonders vorzugsweise ≥ 2 min und/oder bis zum Verlassen des Beobachtungsbereiches und/oder bis zum Parken des Kraftfahrzeugs in der Parkumgebung, durchgängig durch das Sensorsystem detektiert wird. Eine besonders vorteilhafte Umsetzungsform ist dadurch gegeben, dass eine Kamera als ein Sensor einer Sensoreinheit während der Bewegung des Kraftfahrzeugs immer das Kraftfahrzeug teilweise detektiert, also so Bilder aufnimmt, dass das Kraftfahrzeug zumindest teilweise in jedem Bild zu sehen ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Bewegungen des Kraftfahrzeugs relativ zur Umgebung des Kraftfahrzeugs optimal überwacht werden können.
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Vorteilhafterweise kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch ein Detektieren eines Identifikationsmerkmals des Kraftfahrzeugs, also beispielsweise eines Nummernschilds, in dem Beobachtungsbereich durchgeführt werden. Dies ermöglicht es, das Kraftfahrzeug automatisiert zu identifizieren. Dieses Detektieren erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung eines Sensorsignals und/oder weiterverarbeiteten Sensorsignals, das mittels eines Sensors einer Sensoreinheit erzeugt und bereits für das Bewegen des Kraftfahrzeugs durch eine Recheneinheit weiterverarbeitet wurde. Ein besonders bevorzugtes Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Verfahren stellt das vollautomatisierte Bewegen des Kraftfahrzeugs in dem Beobachtungsbereich dar. Vorteilhafterweise kann das Sensorsystem das Kraftfahrzeug also beispielsweise vollautomatisiert in dem Beobachtungsbereich bewegen oder stellt dem Kraftfahrzeug ausreichend Informationen in Form von weiterverarbeiteten Sensorsignalen zur Verfügung, damit eine Steuerungseinheit im Kraftfahrzeug dieses zumindest zeitweise vollautomatisiert bewegen kann. Beispielsweise kann ein Ein- und/oder Ausparkvorgang auf diese Weise vollautomatisiert durchgeführt werden.
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Beim erfindungsgemäßen Bewegen eines Kraftfahrzeugs in dem Beobachtungsbereich ist es besonders vorteilhaft, ein nicht zur Parkumgebung gehöriges Objekt, beispielsweise ein zweites Kraftfahrzeug oder ein Hindernis, durch das Sensorsystem dadurch zu detektieren, dass ein Vergleich zwischen eines mittels eines Sensors einer Sensoreinheit erzeugten Sensorsignals und/oder weiterverarbeiteten Sensorsignals mit einem Referenzsensorsignal beziehungsweise einem weiterverarbeiteten Referenzsensorsignal erfolgt. Auch eine Position einer Sensoreinheit lässt sich so ermitteln. Die Referenzsensorsignale beziehungsweise weiterverarbeiteten Referenzsensorsignale können zusammen mit zugeordneten Positionsangaben in Form eines Datensatzes in einer Datenbank vorliegen. Die Positionsangaben können die Position und gegebenenfalls die Orientierung (Position und Orientierung: Pose) eines Sensors der Sensoreinheit und/oder die Position der Sensoreinheit selbst und optional auch weitere Informationen zu einem Sichtfeld der Sensoreinheit und/oder eines Sichtfelds eines Sensors der Sensoreinheit umfassen. Bei gleicher Position einer Sensoreinheit können unterschiedliche Orientierungen eines Sensors zu unterschiedlichen Sichtfeldern des Sensors und damit der Sensoreinheit führen, wenn der Sensor weitere Freiheitsgrade über das Schienensystem hinaus hat, beispielsweise im Fall einer PTZ-Kamera als Sensor (PTZ: Pan-Tilt-Zoom). Die Positionsangaben eines solchen Datensatzes können also Daten hinsichtlich der Orientierung eines Sensors umfassen. Ein Datensatz umfassend Positionsangaben (gegebenenfalls einschließlich Posen der Sensoren) und zugeordneten Referenzsensorsignalen und/oder weiterverarbeiteten Referenzsensorsignalen und/oder aus den Referenzsensorsignalen generierten Signaturen sei im Rahmen dieser Erfindung als Referenzkarte bezeichnet. Da die Sensoreinheiten und damit die Sensoren sich auf Grund der Schienen nicht frei bewegen können, sondern durch die Schienen nur wohldefinierte Positionen einnehmen können, ist es möglich, eine Referenzkarte für einen Teil der möglichen Sensorpositionen aufzunehmen mit denen eine vollständige Abdeckung des Beobachtungsbereiches erreicht wird. Des Weiteren herrschen in bestimmten Parkumgebungen wie einem Parkhaus oder einer Tiefgarage definierte Umgebungsbedingungen, insbesondere Lichtverhältnisse. Diese definierten Umgebungsbedingungen erleichtern das Erstellen von verlässlichen Referenzsensorsignalen. Weiterhin ermöglicht dies, die Lichtverhältnisse optimal für die Sensoren der Sensoreinheiten zu gestalten, beispielsweise eine lokale Blitzbeleuchtung anzubieten.
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Die Daten der Referenzkarte können mit den Sensorsignalen während der Durchführung des Verfahrens verglichen werden, um die aktuelle Position der Sensoreinheit zumindest näherungsweise zu bestimmen. Bevorzugt ist eine Referenzkarte so gestaltet, dass ein Referenzsensorsignal eineindeutig einer Position zugeordnet werden kann. Die Daten einer Referenzkarte dienen also vorzugsweise zum Feststellen der Positionen der einen oder mehreren schienengeführten Sensoreinheiten. Gegebenenfalls ist es auch denkbar, dass zur Positionsbestimmung weitere Informationen wie beispielsweise Informationen über eine vorherige Position und/oder Sensorsignale anderer Sensoren der Sensoreinheit herangezogen werden. Vorzugsweise erfolgt eine Mitbewegung einer Sensoreinheit mit einem zu überwachenden Kraftfahrzeug und ein fortlaufender Abgleich der Sensorsignale mit einer Referenzkarte. Sollten bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Sensorsignale beziehungsweise weiterverarbeitete Sensorsignale eines Sensors gemessen werden, die sich nicht auf Basis der Referenzkarte einer bestimmten Position zuordnen lassen, so ist davon auszugehen, dass ein Objekt im Sichtfeld des Sensors vorhanden ist. In so einem Fall kann eine Überprüfung der Sensorsignale mit weiteren Sensoren, beispielsweise einem Laserscanner oder einer Stereokamera, erfolgen, oder es können weitere Sensorsignale, beispielsweise für eine leicht versetzte Position des Sensors, genutzt werden, um das Vorhandensein eines Hindernisses zu verifizieren und/oder das Hindernis zu klassifizieren. Auf Basis der gesammelten Sensordaten kann eine Analyse der Befahrbarkeit erfolgen, beispielsweise anhand der Objektnähe und/oder durch Objekterkennung und Objektklassifizierung. Wird durch diese zusätzlichen Informationen bestätigt, dass es sich um ein nicht überfahrbares Hindernis handelt, wird das Kraftfahrzeug nicht in diesen Bereich bewegt.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein menschlicher Bediener informiert werden und/oder es kann eine weitere Klassifikation des Hindernisses erfolgen, beispielsweise ob das Hindernis dauerhaft oder temporär (beispielsweise ein den Fahrweg kreuzender Fußgänger) vorhanden ist und ob entsprechend gewartet werden kann oder das Hindernis umfahren werden muss. Sollten andersherum (weiterverarbeitete) Sensorsignale für einen Fahrweg mit den Referenzsensorsignalen der Referenzkarte übereinstimmen, so ist es denkbar, dass der Fahrweg als frei von Hindernissen angesehen und das Kraftfahrzeug entsprechend bewegt wird. Insbesondere bietet es sich für ein solches Vorgehen an, zumindest teilweise mittels eines Sensors einen Untergrund des Fahrwegs zu detektieren, also einen Boden der Parkumgebung. Beispielsweise kann hierfür ein bildgebender Sensor wie eine Kamera eingesetzt werden, der Merkmale des Untergrunds detektiert und mit einer Referenzkarte vergleicht. Hierfür können beispielsweise Verfahren wie in
DE 10 2017 220 291 A1 beschrieben eingesetzt werden (GTBL, Ground Texture Based Localisation).
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Eine Referenzkarte kann insbesondere räumlich zugeordnete (also bestimmten Bereichen der Parkumgebung zugeordnete, beispielsweise einem Bereich einer Wand) Referenzsignaturen umfassen, die der Identifikation eines Bereichs der Parkumgebung dienen. Diese Referenzsignaturen können mit einer Signatur verglichen werden, die aus einem Sensorsignal generiert wurde. Eine Signatur ist hierbei ein beliebiger aus einem Sensorsignal abgeleiteter Datensatz, also ein weiterverarbeitetes Sensorsignal, beispielsweise ein verarbeitetes und auf wesentliche Inhalte reduziertes Bild oder Teilbild einer Kamera als Sensor oder ein aus einem Bild oder Teilbild gewonnener abstrakter Datensatz, beispielsweise eine Folge von Binärwerten. Ein einfaches Beispiel für eine solche Umsetzung ist der Vergleich eines verarbeiteten Referenzbildes oder Referenzteilbildes, das in einer Referenzkarte abgelegt ist, mit einem verarbeiteten aktuellen Bild beziehungsweise Teilbild, das mit einer Kamera einer Sensoreinheit aufgenommen und identisch zu dem Referenzbild beziehungsweise Referenzteilbild aus der Referenzkarte verarbeitet wurde. Für einen Vergleich von Bildern beziehungsweise Teilbildern können aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren wie beispielsweise in der
DE 10 2019 210 580 A1 dargelegt eingesetzt werden. Ein Objekt ab einer bestimmten Mindestgröße kann dadurch detektiert und auch räumlich zugeordnet werden, dass die Parkumgebung so durch das Objekt verdeckt wird, dass eine Signatur für diese Stelle der Umgebung berechnet wird, die nicht identisch ist mit einer Referenzsignatur. Objekte wie Hindernisse sind in so einem Fall durch die eine oder mehreren Sensoreinheiten durch Abgleich mit einer entsprechenden Referenzkarte mit Referenzsignaturen detektierbar. Abhängig von den verwendeten Sensoren und auch der aus den Sensorsignalen generierten Signaturen geschieht dies typischerweise nur bei Überschreitung einer bestimmten Mindestgröße.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Sensorsystem zur Unterstützung von Bewegungen von Kraftfahrzeugen in einer Parkumgebung vorgeschlagen, vorzugsweise zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Sensorsystem ein Schienensystem und eine oder mehrere Sensoreinheiten, mindestens eine Recheneinheit, die eine zentrale Steuerungseinheit sein kann, zur Weiterverarbeitung von Sensorsignalen der einen oder mehreren Sensoreinheiten und mindestens eine Datenübertragungseinheit zur Übertragung der weiterverarbeiteten Sensorsignale und/oder eines Teils der weiterverarbeiteten Sensorsignale an eine Datenübertragungseinheit eines Kraftfahrzeugs umfasst.
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Hierbei umfasst jede Sensoreinheit jeweils einen oder mehrere Sensoren, wobei die Sensoreinheiten entlang Schienen des Schienensystems bewegbar sind. Erfindungsgemäß ist das Sensorsystem dazu eingerichtet, Bewegungen des Kraftfahrzeugs in der Parkumgebung dadurch zu unterstützen, dass zumindest ein Teil der weiterverarbeiteten Sensorsignale an das Kraftfahrzeug übertragen wird. Hierbei kann das Sensorsystem auch stationäre, also ortsfeste, Sensoren beinhalten, beispielsweise für eine Überwachung der Belegung von Parkpositionen. Eine der mindestens einen Recheneinheiten ist vorteilhafterweise dazu eingerichtet, die eine oder mehreren Sensoreinheiten des Sensorsystems zu steuern. Eine der mindestens einen Recheneinheiten des Sensorsystems kann auch eine zentrale Steuerungseinheit für ein AVP-fähige Parkumgebung sein oder diese umfassen.
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Vorzugsweise sind im Fall, dass die Parkumgebung einen überdachten Bereich besitzt, die Schienen des Schienensystems an einer Decke eines überdachten Bereichs befestigt. Eine solche Variante kommt insbesondere dann in Frage, wenn die Parkumgebung ein befahrbares Gebäude, beispielsweise ein Parkhaus, umfasst oder ist. Vorteilhafterweise sind die Sensoreinheiten des Sensorsystems so ausgestaltet, dass jede Sensoreinheit eine eigene Antriebseinheit mit einem Motor und einem Antriebsrad umfasst, damit sich die Sensoreinheit unabhängig von den anderen Sensoreinheiten entlang der Schienen des Schienensystems bewegen kann. Hierbei dient das Antriebsrad vorzugsweise der Kraftübertragung des Motors auf die Schienen.
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Das Schienensystem eines erfindungsgemäßen Sensorsystems kann auch so umgesetzt sein, dass es aus mehreren einzelnen Subschienensystemen besteht, denen jeweils eigene Sensoreinheiten zugeordnet sind. Eine solche Umsetzung kann beispielsweise mechanisch erfolgen (ohne verbindende Schienen zwischen den Subschienensystemen, beispielsweise mehrere parallele, nicht miteinander verbundene Schienen) oder auch logisch, indem ein Übertreten einer Sensoreinheit von einem Subschienensystem in ein anderes softwarebasiert und/oder elektronisch unterbunden wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass einer Sensoreinheit softwarebasiert verboten wird, ein anderes Subschienensystem zu verwenden, sich eine Sensoreinheit also nur in einem bestimmten Bereich des Schienensystems bewegen kann. Eine solche Softwarebasierung ermöglicht eine hohe Flexibilität. Auch denkbar ist der Einsatz von Weichen, was ebenfalls die Flexibilität gegenüber physisch getrennten Subschienensystemen erhöht.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Parkumgebung mit einem Sensorsystem zur Unterstützung von Bewegungen von Kraftfahrzeugen in der Parkumgebung vorgeschlagen, wobei ein erfindungsgemäßes Parksystem wie oben beschrieben eingesetzt wird. Hierbei ist die Parkumgebung vorzugsweise zumindest teilweise überdacht und die Schienen des Schienensystems an einer Decke der Parkumgebung befestigt. Die Schienen befinden sich also im überdachten Teil der Parkumgebung. Bei einer erfindungsgemäßen Parkumgebung handelt es sich vorzugsweise um eine AVP-fähige Parkumgebung, das Sensorsystem dient in diesem Fall der vollautomatisierten Bewegung der Kraftfahrzeuge innerhalb der Parkumgebung.
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Um mehrere Kraftfahrzeuge parallel bewegen zu können, sind eine entsprechende Anzahl von Sensoreinheiten vorteilhaft, beispielsweise zwei für zwei zu bewegende Kraftfahrzeuge. Über je mehr Parkpositionen eine Parkumgebung verfügt, das heißt, je mehr Kraftfahrzeuge potenziell geparkt werden können, desto mehr Sensoreinheiten sind für ein erfindungsgemäßes Sensorsystem, eine erfindungsgemäße Parkumgebung und ein erfindungsgemäßes Verfahren vorteilhaft. Es kann beispielsweise sein, dass die Anzahl der Sensoreinheiten 5% oder mehr der Anzahl der Parkpositionen der Parkumgebung beträgt, vorteilhafterweise 10% oder mehr und besonders vorteilhafterweise 20% oder mehr. Die Anzahl der verwendeten Sensoreinheiten kann zudem auch während des Betriebs einer erfindungsgemäßen Parkumgebung angepasst werden, beispielsweise um durch zusätzliche Sensoreinheiten bei entsprechendem Bedarf einen höheren Durchsatz an Parkvorgängen zu ermöglichen oder durch eine Reduktion der Anzahl der Sensoreinheiten Kosten zu sparen.
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Vorteile der Erfindung
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Auf Grund der Bewegbarkeit der Sensoreinheiten und der sich daraus ergebenden Flexibilität kann auf eine große Anzahl von Sensoren verzichtet werden, mit denen eine Parkumgebung normalerweise ausgestattet werden muss, soll diese ein Kraftfahrzeug bei seiner Bewegung unterstützen. Es kann also eine deutlich geringere Anzahl an Sensoren eingesetzt werden als beim ausschließlichen Einsatz von stationären Sensoreinheiten wie im Stand der Technik. Eine einzelne Sensoreinheit reicht aus, um die Erfindung umzusetzen.
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Durch die Erfindung wird die erforderliche Anzahl von Sensoren für eine ein Kraftfahrzeug bei seinen Bewegungen unterstützende Parkumgebung, insbesondere für eine AVP-fähige Parkumgebung, gegenüber dem Stand der Technik folglich deutlich verringert. Damit werden die Aufwendungen für Sensorik, Installation, Datenmengen und Rechenbedarf deutlich reduziert. Durch die reduzierte Anzahl der Sensoren ergibt sich auch ein entsprechend reduzierter Aufwand für die Justierung, Montage und Kalibrierung der Sensoren. Die Erfindung ermöglicht insbesondere einen einfacheren und schnelleren Austausch von Sensoren, beispielsweise um diese im Fall eines Defekts oder bei einer Modernisierung auszutauschen. Insgesamt ist durch die geringere Anzahl der Sensoren auch der Energieverbrauch stark reduziert und es wird einem möglichen Missbrauch der Sensoren zur nichtgewollten Überwachung entgegengewirkt.
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Im Fall des Einsatzes für eine AVP-fähige Parkumgebung schafft die Erfindung eine Alternative zu einer flächigen Abdeckung mit stationären Sensoren. Auch ermöglicht es die Erfindung, besondere Sensoren oder sensorbezogene Verfahren wie beispielsweise GTBL (Ground Texture Based Localisation) zu verwenden, ohne dass entsprechend geeignete Sensorsysteme in jedem Fahrzeug verbaut sein müssen. Es reicht, wenn diese Sensoren beziehungsweise Verfahren mit Hilfe der Sensoreinheiten umgesetzt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Parkumgebung mit einem erfindungsgemäßen Sensorsystem
- 2 eine schematische Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Sensorsystems
- 3 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Parkumgebung 100 mit einem erfindungsgemäßen schienengestütztem Sensorsystem 120. Im vorliegenden Fall ist das Schienensystem 30 des Sensorsystems 120 im Wesentlichen als Oval aufgebaut, es kann aber auch beliebige andere Formen annehmen, um für die Geometrie der Parkumgebung 100 eine bestmögliche Abdeckung über den Beobachtungsbereich 80 zu erreichen. Im Schienensystem 30 können sich mehrere Sensoreinheiten 20 auf den Schienen des Schienensystems 30 bewegen. Diese Sensoreinheiten 20 besitzen in diesem Beispiel mehrere Sensoren 22, wobei jeweils vier konkret eingezeichnet sind. Jede Sensoreinheit 20 besitzt ein Sichtfeld 23, das sich aus den Sichtfeldern der einzelnen Sensoren 22 zusammensetzt. Sobald ein Kraftfahrzeug 10 die Parkumgebung 100 erreicht, kann ein eventueller menschlicher Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 in einem Übergabebereich 84 das Kraftfahrzeug 10 verlassen und in einem anderen Übergabebereich 84 wieder zusteigen. Diese Übergabebereiche 84 könnten beispielsweise in der Zufahrt und der Ausfahrt der Parkumgebung platziert sein. Im in der 1 gezeigten Schienensystem 30 sind zwei Schienenstränge vorgesehen, die es einer Sensoreinheit 20 ermöglichen, zu den Übergabebereichen 84 zu gelangen. Durch Gleisabschlüsse 32 (beispielsweise Prellböcke) sind die Schienen zu ihren Enden hin abgeschlossen. Entsprechend endet der Beobachtungsbereich 80 auch hier. Die Grenzen des Beobachtungsbereichs 80 sind in der Zeichnung durch gestrichelte Linien 82 gekennzeichnet. Die Sensorsignale der Sensoren 22 werden übertragen an eine Datenübertragungseinheit 28 zur Übertragung von Daten, die mit einer Recheneinheit 24 beispielsweise mittels einer elektrischen Verbindung 26 oder WLAN verbunden ist.
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Bewegt sich nun ein Kraftfahrzeug 10 in einen Übergabebereich 84 (der hier Teil des Beobachtungsbereichs 80 ist), so kann das Kraftfahrzeug 10 beispielsweise an eine zentrale Steuerungseinheit eines AVP-Systems übergeben werden, die identisch sein kann mit der Recheneinheit 24. In diesem Fall ist diese zentrale Steuerungseinheit auch gleichzeitig Teil des Sensorsystems 120. Im vorliegenden Fall senden Sensoren 22 der einzelnen Sensoreinheiten 20 also Sensorsignale der Sensoren 22, beispielsweise über die Schienen und/oder kabellos (zum Beispiel mittels WLAN), an die Datenübertragungseinheit 28, wo sie zur Recheneinheit 24 gelangen. Dort werden die Sensorsignale ausgewertet. Alternativ ist es auch denkbar, dass eine Auswertung der Sensorsignale oder eine Vorverarbeitung dezentral in den Sensoreinheiten 20 selbst erfolgt. In so einem Fall könnte jede der Sensoreinheiten 20 eine eigene Recheneinheit besitzen und nach der Vorverarbeitung der Sensorsignale die weiterverarbeiteten Sensorsignale an eine Datenübertragungseinheit 28 übertragen, die mit einer zentralen Recheneinheit 24 verbunden ist. Diese zentrale Recheneinheit 24 kann dann beispielsweise für eine Zusammenfassung der Daten (Datenfusion) und/oder Datenauswertung, beispielsweise mittels bildverarbeitender Algorithmen, verantwortlich sein. Aus diesen so generierten Daten können nun als Ausgabe an eine Datenübertragungseinheit 28 Steuerbefehle für ein Kraftfahrzeug 10 generiert werden (wobei die Steuerbefehle auch als weiterverarbeitete Daten im Sinne dieser Erfindung gelten) und/oder es können ausgewertete Daten bereitgestellt werden. Sowohl für die Datenauswertung als auch die Generierung der Steuerbefehle sind Machine LearningfDeep Learning-Ansätze denkbar.
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Im vorliegenden Fall ist die Datenübertragungseinheit 28 mit einem Kabel 26 mit der Recheneinheit 24 verbunden, eine kabellose Verbindung ist aber alternativ oder zusätzlich genauso möglich. Auch können Recheneinheit 24 und Datenübertragungseinheit 28 eine Einheit bilden und auch identisch sein. Genauso können aber beide Einheiten auch an vollständig anderen physischen Orten platziert sein. Die Datenübertragungseinheit 28 dient dazu, die verarbeiteten Datensignale an eine Datenübertragungseinheit 12 eines Kraftfahrzeugs 10 zu liefern. Diese Übertragung erfolgt typischerweise mit für die Kommunikation zwischen Kraftfahrzeug und einer Infrastruktureinrichtung (V21 communication, vehicle-to-infrastructure communication) geeigneten kabellosen Verfahren, die auf WLAN und/oder Mobilfunk basieren.
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In der 1 ist rein beispielhaft gezeigt, wie ein ausparkendes Kraftfahrzeug 10a durch eine Sensoreinheit 20a begleitet wird, und zwar so, dass sich das Kraftfahrzeug zumindest teilweise im Sichtfeld 23a der Sensoreinheit 20a befindet. Die Sensoreinheit 20a bewegt sich hierbei vorzugsweise vor dem Kraftfahrzeug 10a her (Pfeil 21), um den Bereich in Fahrrichtung 14 des Kraftfahrzeugs 10a durch das Sichtfeld 23a der Sensoreinheit 20a bestmöglich abzudecken. Gleichzeitig wird das Kraftfahrzeug 10a zumindest teilweise ebenfalls durch das Sichtfeld 23a abgedeckt. Entsprechende Steuerbefehle an die Sensoreinheit 20a könnten beispielsweise durch die Recheneinheit 24 gegeben worden sein. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Sensoreinheit 20a hier vollautomatisiert agiert, also unabhängig von Steuerbefehlen von einer zentralen Steuerungseinheit, und das Kraftfahrzeug 10a automatisch begleitet, vorzugsweise vorausfährt. Aus den mittels der Sensoren 22a gewonnenen Informationen können durch die Recheneinheit 24 nun Steuersignale generiert und an das Kraftfahrzeug 10a übertragen werden. Hierdurch wird das Kraftfahrzeug 10a aus der Parkposition 60a gesteuert. Die Reaktionen des Kraftfahrzeugs 10a auf die Steuerbefehle können durch die Sensoren 22a weiterhin kontrolliert und gegebenenfalls korrigiert werden. Nach dem Ausparken könnte das Kraftfahrzeug 10a durch die Sensoreinheit 20a beispielsweise zu einem Übergabebereich 84 begleitet werden, wo ein menschlicher Fahrer wieder in das Kraftfahrzeug 10a einsteigen kann.
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2 zeigt in schematischer Form einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Sensorsystems 120. So wird eine Schiene 210 eines Schienensystems 30 gezeigt, auf der sich eine Sensoreinheit 20 mit Sensoren 22 bewegen kann. Die Bewegung ist durch einen Doppelpfeil 220 veranschaulicht. Die Schiene 210 des Schienensystems 30 ist an einer Decke 200 eines Gebäudes einer Parkumgebung 100 angebracht, beispielsweise eines AVP-fähigen Parkhauses. Jeder der in der Zeichnung beispielhaft gezeigten vier Sensoren 22 besitzt ein eigenes Sichtfeld 230, alle vier Sichtfelder zusammen ergeben das Sichtfeld 23 der Sensoreinheit 20. Es kann vorteilhaft sein, dass die Sensoren 22 einer Sensoreinheit 20 unterschiedliche Typen sind, so könnten in der 2 beispielsweise zwei der Sensoren 22 LIDAR-Sensoren und zwei andere Sensoren 22 Kameras sein. Auch können die Sensoren 22 und damit die Sichtfelder 230 beliebig ausgerichtet sein, wobei zumindest einer der Sensoren 22 vorteilhafterweise so orientiert ist, dass der geplante Fahrweg des Kraftfahrzeugs 10 abgedeckt wird. Ein solches Kraftfahrzeug 10 kann sich auf dem Boden 250 der Parkumgebung 100 bewegen, während bestimmte Identifikationsmerkmale 240 des Kraftfahrzeugs 10, beispielsweise seine Nummernschilder, durch das Sensorsystem 120 mittels der Sensoreinheit 20 detektiert werden können und damit das Kraftfahrzeug 10 identifiziert werden kann.
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Vorteilhafterweise wird hierbei die Sensoreinheit 20 so bewegt, dass sich das Kraftfahrzeug 10 bei seiner Bewegung 260 (veranschaulicht durch einen Doppelpfeil) entsprechend mitbewegt (Doppelpfeil 220). Beispielsweise bei Verwendung einer Kamera als Sensor 22 ist es hierbei besonders vorteilhaft, wenn immer zumindest ein Teil des Kraftfahrzeugs 10, vorteilhafterweise einschließlich des Identifikationsmerkmals 240, sich in dem Sichtfeld 230 der Kamera befindet. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass eine optimale Überwachung der Bewegungen 260 des Kraftfahrzeugs 10 erfolgen kann, während das Kraftfahrzeug 10 zum Zielort, beispielsweise einer Parkposition 60 oder einem Übergabebereich 84, begleitet wird.
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3 zeigt ein Verlaufsdiagramm einer beispielhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bewegen von Kraftfahrzeugen 10 in einer Parkumgebung 100 mit Unterstützung eines Sensorsystem 120. Hierbei werden in einem Schritt 310 Sensorsignale durch einen Sensor 22 einer Sensoreinheit 20 erzeugt. Diese Daten werden dann in Schritt 320 durch eine geeignete Recheneinheit 24 weiterverarbeitet. Hierbei sind verschiedenste Formen der Weiterverarbeitung denkbar, beispielsweise rein elektronisch (digital und/oder analog) und/oder per Software. Insbesondere ist eine Kombination verschiedener Ansätze denkbar. So kann beispielsweise eine erste Datenverarbeitung innerhalb eines FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder eine andere Form einer Elektronik erfolgen, die dort vorverarbeiteten Daten können dann an einen Computer weitergeleitet und dort mittels eines Auswertungsalgorithmus beispielsweise hinsichtlich relevanter Informationen untersucht werden.
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Die so ausgewerteten Daten können beispielsweise die Form von Steuerbefehlen für ein Kraftfahrzeug 10 besitzen. Diese Daten werden in Schritt 330a an das Kraftfahrzeug 10 beziehungsweise dessen Datenübertragungseinheit 12 übertragen. Das Kraftfahrzeug 10 kann daraufhin entsprechend der Steuerbefehle bewegt werden (Schritt 340a). Gleichzeitig können Steuerbefehle an die Sensoreinheit 20 und/oder weitere Sensoreinheiten 20 übertragen werden (Schritt 330b), die dafür sorgen, dass diese Sensoreinheiten 20 so ihre Positionen anpassen (Schritt 340b), dass dem Sensorsystem 120 ermöglicht wird, das Kraftfahrzeug 10 weiterhin zu überwachen. Das Sensorsystem 120 passt sich also durch Neupositionierung zumindest eines Teils seiner Sensoreinheiten 20 an die Bewegungen des Kraftfahrzeugs 10 an.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014211557 A1 [0003]
- DE 102017220291 A1 [0018]
- DE 102019210580 A1 [0019]
